background image

autor: Paweł Piotrkowski

  

 

 

 

 

 

 

 

              

 

 

str. 1/6

 

 
 

Przykład obliczeniowy 

 

Sprawdzenie warunków SGU dla zginanych elementów belkowych na przykładzie żebra 

stropu jednokierunkowo zbrojonego, wg PN-EN 1992-1-1: 2008 

 
Dany jest strop płytowo-belkowy. Dla dwuprzęsłowego żebra stropu sprawdzić warunki SGU 
przy zginaniu (ugięcie oraz rozwarcie rys prostopadłych). Obciążenie użytkowe p

k

=5,0kN/m

2

Przyjęto, że długotrwała część obciążeń zmiennych wynosi p

k,lt

= 0,8 p

k

=0,8*5,0=4,0kN/m

2

 

 

Uwagi:  Dane  geometryczne,  materiałowe  oraz  wartość  obciążenia  nawiązują  do  przykładu  „na  ścinanie”, 
przygotowanego przez mgr inż. K. Zmuda-Baszczyn i mgr inż. A. Knut. 

 

1.  Dane geometryczne i materiałowe: 

        

 

l

eff

 = 7,0m, h=50cm, b=b

w

=25cm, b

eff

=100cm, h

f

=10cm, a

1

=4cm, d=46cm 

 
Przyjęte zbrojenie przęsłowe: 516mm, A

s1,prov

=10,05cm

2

 
Beton: C 25/30: 
f

ck 

= 25MPa, f

cd 

= 16,7MPa, f

ctm 

= 2,6MPa, E

cm 

= 31GPa 

 
Stal zbrojenia głównego: A-IIIN 
f

yk 

= 500MPa, 

= 1,15 f

yd 

= 434,8MPa, E

s

=200GPa, 

eff,lim

0,8

 

eff,lim

0,8

, ∗

, ∗

,

= 0,49 

 

2.  Wyznaczenie  potrzebnych  sił  wewnętrznych  (dla  obciążeń  stałych na  całej  długości 

belki i zmiennych w przęśle AB) 

  dla komb. SGN, = 13,15kN/m·1,35 = 17,75kN/m, = 15,0kN/m·1,5 = 22,5kN/m 

M

1

Ed

 = (0,07·17,75+0,096·22,5)·7,0

166,7kNm 

M

B

Ed

 = (-0,125·17,75-0,063·22,5)·7,0

-178,2kNm 

 

  dla komb. charakterystycznej, SGU, g

k

 = 13,15kN/m, p

k

 = 15,0kN/m 

M

1

Ed,k

 = (0,07·13,15+0,096·15,0)·7,0

115,7kNm 

M

B

Ed,k

 = (-0,125·13,15-0,063·15,0)·7,0

-126,8kNm 

 

  dla komb. długotrwałej, SGU

qp

g

qp

 = 13,15kN/m, p

qp

 = 0,8·15,0=12,0kN/m 

M

1

Ed,qp

 = (0,07·13,15+0,096·12,0)·7,0

101,5kNm 

M

B

Ed,qp

 = (-0,125·13,15-0,063·12,0)·7,0

-117,6kNm 

 

beff

h

f

h

b

background image

autor: Paweł Piotrkowski

  

 

 

 

 

 

 

 

              

 

 

str. 2/6

 

 
 

 

Rys.1. Wykres momentów zginających oraz przemieszczeń (sprężystych)od obciążeń stałych oraz zmiennych 

 w pierwszym przęśle dla kombinacji obciążeń długotrwałych (prawie stałych), a

spr

=0,325cm. 

 

3.  Wyznaczenie momentu rysującego M

cr

 

M

cr

 = f

ctm

∙W

cs 

W

cs 

– wskaźnik wytrzymałości przekroju sprowadzonego w I fazie 

3.1  Wskaźniki geometryczne w I fazie 

=

ℎ −

 

=

=

= 6,45

= (

)ℎ +

ℎ = (100 − 25)10 + 25 ∙ 50 = 2000

 

 

=

+

(

+

) = 2000 + 6,45 ∙ (10,05 + 0,0) = 2064,8

  

= (

)0,5ℎ

+ 0,5

ℎ +

= (100 − 25)0,5 ∙ 10 + 0,5 ∙ 25 ∙ 50 +

6,45 ∙ 10,05 ∙ 46 = 37981,8

  

=

=

,

,

=

,

  

=

(

)

+

(

)

+

( −

) =

,

(

)(

,

)

+

(

, )

+ 6,45 ∙ 10,05(46 − 18,4) =

,

  

=

=

,

,

=

,

  

 

3.2  Sprawdzenie czy przekrój jest zarysowany 

=

 

= 2,6 ∙ 10 ∙ 15986,3 ∙ 10

=

,

  

,

= 115,7

 >

 

= 41,5

ł

  

Przekrój przęsłowy zarysowany (faza II)  

 

 

background image

autor: Paweł Piotrkowski

  

 

 

 

 

 

 

 

              

 

 

str. 3/6

 

 
 

4.  Wyznaczenie nośności na zginanie w przęśle 

=

(1 − 0,5

)

 

=

=

,

,

,

= 0,057 <

=

= 0,22 −

ó 

  

= 0,057(1 − 0,5 ∙ 0,057)1,0 ∙ 0,46 16,7 ∙ 10 = 195,7

  

,

=

= 166,7

<

= 195,7

ł

  

Przyjęta ilość zbrojenia przęsłowego jest wystarczająca. 
 

5.  Sprawdzenie warunku ugięcia przez obliczanie (pkt. 7.4.3 [PN-EN:08])  

a = 

∙a

II 

+ (1-

)a

I  

 

 

 

(7.18 [N]) 

a

I

 – wartość deformacji (ugięcia) w fazie II, 

=

,

 

a

II

 – wartość deformacji (ugięcia) w fazie I, 

=

,

 

=

1 −

=

1 −

,

,

= 0,0921

  

 –współczynnik dystrybucji zesztywnienia (efekt „tension stiffening”) 

= 1 −

= 1 −

   

 

(7.19 [N]) 

 = 0,5 – dla obciążeń długotrwałych (M

1

Ed,qp

= 1 − 0,5

,

,

= 0,80

  

5.1  Określenie wskaźników geometrycznych w fazie I i II z uwzględnieniem pełzania 

,

=

1 +

( , )

 

ę 

ń

.

ł

,

 

,

= 2,0 

,

=

(

,

)

,

= 10,33

 

=

,

=

,

= 19,36

  

5.2  Wskaźniki geometryczne w I fazie

 

,

=

+

(

+

) = 2000 + 19,36 ∙ (10,05 + 0,0) = 2194,6

  

,

= (

)0,5ℎ

+ 0,5

ℎ +

= (100 − 25)0,5 ∙ 10 + 0,5 ∙ 25 ∙ 50 +

19,36 ∙ 10,05 ∙ 46 = 43950,1

  

=

,

,

=

,

,

=

,

  

=

(

)

+

(

)

+

( −

) =

,

(

)(

,

)

+

(

, )

+ 19,36 ∙ 10,05(46 − 20,0) =

,

  

 

 

background image

autor: Paweł Piotrkowski

  

 

 

 

 

 

 

 

              

 

 

str. 4/6

 

 
 

5.3  Wskaźniki geometryczne w II fazie

 

=

1

(2

+

) −

 

=

1

100

19,36 ∙ 10,05(2 ∙ 100 ∙ 46 + 19,36 ∙ 10,05) − 19,36 ∙ 10,05 = 11,57

 

 

Założenie x

II

 ≤ h

f

 było niesłuszne, należy skorygować wyznaczenie wartości x

II

 

2

+

ℎ +

2

+

 

=

=

= 12,5  

=

ℎ +

= (100 − 25)10 + 19,36 ∙ 10,05 = 944,6  

= −

2

+

= − (100 − 25)

10

2

+ 19,36 ∙ 10,05 ∙ 46 = −12700,1 

√∆= √

− 4

=

944,6 + 4 ∙ 12,5 ∙ 12700,1 = 1235,8

  

=

√∆

=

,

,

,

=

,

  

=

(

)

+

( −

) =

,

(

)(

,

)

+ 19,36 ∙

10,05(46 − 11,65) =

,

  

 

5.4  Wyznaczenie wartości ugięcia 

=

,

= 0,0921

101,5 ∙ 7,0

10,33 ∙ 10 ∙ 2,821684 ∙ 10

∙ 10 = ,

 

=

,

= 0,0921

101,5 ∙ 7,0

10,33 ∙ 10 ∙ 5,981946 ∙ 10

∙ 10 = ,

 

=

+ ( − )  

=

+ (1 − )

= 0,80 ∙ 1,57 + (1 − 0,80) ∙ 0,74 = ,

 

= ,

 <

=

250

=

700
250

= 2,8

ł

 

 

 

background image

autor: Paweł Piotrkowski

  

 

 

 

 

 

 

 

              

 

 

str. 5/6

 

 
 

5.5  Wyznaczenie wartości ugięcia znając wielkość przemieszczenia sprężystego, a

spr

 

(wyznaczonych przy okazji wielkości sił wewnętrznych z programu komputerowego) 

Przekształcając stosunek ugięcia (a) do przemieszczenia sprężystego (a

spr

), 

=

1

,

+ (1 − )

1

,

1

 

otrzymujemy: 

=

+

( , )

+ ( − ) ∙

 

=

,

,

= 1,608

  

=

,

,

= 0,759

  

= 0,325

 (patrz rys. 1) 

= 0,325 ∙ (1 + 2,0) ∙ (0,8 ∙ 1,608 + (1 − 0,8) ∙ 0,759) = ,

 

=

,

,

= 4,31  

Sztywność  analizowanego  przekroju  spada  o  4,31  razy  w  stosunku  do  sztywności 
„sprężystej” zadanej w programie komputerowym jako B

spr

= E

cm

∙I

spr 

 

6.  Sprawdzenie warunku rozwarcia rys prostopadłych (pkt. 7.3.4 [PN-EN:08])  

=

,

(

)   

 

 

 

(7.8) 

Ponieważ  rozstaw  prętów  podłużnych  nie  przekracza 

5

+

= 5 30 +

= 190

 

wartość s

r,max

 można wyznaczyć ze wzoru (7.11):

 

,

=

+

,

  

 

 

 

(7.11) 

= 3,4,  

= 30

,   

= 0,8 −

ę 

ś

  

= 0,5 −

ł

ł ń

  

= 0,425

  

,

= 0,3

  

,

=

,

 

,

=

∙ 2,5 ∙ (ℎ − )

=

25 ∙ 2,5 ∙ (50 − 46) = 250

25 ∙

= 250

= 250

  

,

=

,

= 0,0402

  

background image

autor: Paweł Piotrkowski

  

 

 

 

 

 

 

 

              

 

 

str. 6/6

 

 
 

,

=

+

,

= 3,4 ∙ + 0,8 ∙ 0,5 ∙ 0,425 ∙

,

= 1,7 2 + 0,1

,

  

,

= 1,7 2 + 0,1

,

= 1,7 2 ∙ 30 + 0,1

,

=

,

  

=

,

,

1 +

,

≥ 0,6

(7.9) 

=

,

,

( −

) = 19,36

, ∙

,

(46 − 11,65) ∙ 10 = 239,0

  

= 0,4 −

ż

 ł

ł   

,

=

= 2,6

  

=

,

,

,

(

,

∙ ,

)

= ,

≥ 0,6

= 0,777 ∙ 10   

 

 

= 169,7 ∙ 1,065 ∙ 10

= ,

 

= 0,18

,

= 0,3

ł

 

 

 

 

 

Koniec przykładu obliczeniowego